Читать книгу - "Мозг и его «Я». Кто мы? Откуда мы? Куда мы идем? - Татьяна Владимировна Черниговская"

Концепция когов объясняет это соотношение. Согласно ей, первичными кооперативными когнитивными группами, которые возникают в эволюции и в индивидуальном развитии, являются функциональные системы. А далее за счет их активности и перекрытия на некоторых общих популяциях клеток, как следствие этого перекрытия и долговременной нейронной пластичности, возникают локальные когнитивные группы – клеточные ансамбли.

Когда речь идет о функциональных системах, необходимо помнить, что это всегда большое количество элементов, распределенных по разным областям мозга и периферии, но объединенных взаимосодействием в выполнении какой-то общеорганизменной функции, получении целым организмом результата действия данной функциональной системы. Поэтому нервное представительство той или иной функциональной системы – это колоссальная группа клеток, которые активны в самых разных областях мозга как единое целое, образуя синхронно работающий комплекс, направленный на тот или иной общеорганизменный результат. За счет этого любую функциональную систему можно выделить по ее результату – определенному соотношению организма с предметной средой.

Исследователи же, занимающиеся нейронными ансамблями, хотя сам Хебб и писал о таких ансамблях как о совокупности клеток в коре и подкорковых структурах[62], часто применяют это понятие к локальным группам клеток, находящимся в какой-то одной структуре мозга, например в гиппокампе, миндалине, стриатуме, каком-то участке коры или даже корковой колонке[63]. Речь при этом нередко идет лишь о тысячах, сотнях или даже десятках кластеризованных нейронов[64], одним из основных свойств которых является то, что они образуют замкнутую группу, поддерживаемую собственной активностью.

Описав эти две разновидности когнитивных клеточных групп – когов, мы можем теперь дать более детальное структурное определение когнитома. Когнитом – это полная система элементов субъективного опыта – когов и их связей.

Как я говорил выше, раз существует некая совокупность элементов и их связей, то ее можно представить в форме сети, отдельными вершинами которой являются коги, а ребрами – связи между ними. Такое сетевое рассмотрение разума или когнитома уже само по себе открывает новые возможности перед эмпирическими исследованиями в когнитивной науке. Благодаря ему можно анализировать языковые сети в лингвистике, семантические и ассоциативные сети в психологии – мы можем применять к ним метрику и теоретический аппарат теории сетей.

Но, как я уже говорил выше, такой подход не позволяет нам построить теорию, адекватно решающую ГЛАВНУЮ проблему, – создать теорию когнитивного мозга. Этому препятствуют два фундаментальных ограничения теории сетей: во-первых, теория сетей описывает лишь попарные, но не множественные отношения объектов; а во-вторых, теория сетей не имеет аппарата, описывающего возникновение качественно новых уровней в многоуровневых системах.

Когнитом как нейронная гиперсеть

Я начал работать над теорией когнитома в 2012 году, и до конца 2013 года придерживался идеи представления когнитома и коннектома в виде двух сетей и задачи нахождения их соотношений. Какое-то время этот путь казался мне оригинальным, открывающим перспективы новых исследований и решения многих традиционных вопросов в когнитивной науке.

Изложу еще раз эту логику. Я исходил из того, что на первом шаге мы представляем любую нервную систему как сеть, применяя к ней весь аппарат теории графов и теории сетей, всю их метрику, и получая возможность формализации устройства мозга. Дальше я предполагал, что мы можем представить любой разум, любую психику тоже как сеть, выделив в ней свои специфические вершины, свои ребра, и формализовать ее описание, также используя аппарат теории сетей. И тогда, считал я, нам остается решить только одну достаточно ясную проблему: как в объеме мозга одна сетевая структура связана с другой сетевой структурой?

Однако в этом месте на протяжении двух лет я постоянно упирался в непреодолимые препятствия. Когда-то интуитивно, когда-то эксплицитно. Первая сложность возникала при попытках формализации функциональных систем и нейронных ансамблей и состояла в том, что теория сетей успешно описывает попарные отношения узлов, но не множественные отношения больших популяций элементов, образующих одно качественно новое целое.

Вторая сложность состояла в том, что я не мог найти адекватного математического аппарата для описания связи двух качественно разных сетей – нейронной и когнитивной, основанных при этом на одном и том же материальном субстрате. Другими словами, я не находил в теории сетей формализма, описывающего соотношение разных уровней у сложных материальных систем, возникновение нового качества в таких многоуровневых системах.

С начала 2014 года у меня возникло другое решение, над которым я в настоящее время работаю, и могу пока лишь коротко рассказать о нем. Мое текущее решение – гиперсеть.

Кажется, что понятие гиперсети звучит очень близко к понятию сети. Надо немного «прибавить» чего-то поверх сети – и мы будем иметь гиперсеть. В действительности это не так. Гиперсети состоят из совершенно особых элементов – геометрических структур, известных как «реляционные симплексы» или «гиперсимплексы». Основание гиперсимплекса содержит множество элементов одного уровня, а его вершина образуется описанием их отношений и приобретает интегральные свойства, становясь элементом сети более высокого уровня. Гиперсеть – это высокопорядковая структура, состоящая из вершин гиперсимплексов[65].

Главное, что необходимо понять в концепции гиперсети, – что это не две сети, одна нижняя, другая верхняя, связанные какими-либо отношениями. Это одна единая структура. И эта структура – не просто многослойная, многоуровневая сеть. Это новый объект, который имеет принципиально иную, чем сети, архитектуру, закономерности формирования и динамики. И главное, качественно иную, более высокопорядковую сущность, которую и отражает приставка «гипер». И так же, как теория когнитома не является суммой из различных представлений в области когнитивной науки, теория гиперсети не вытекает из суммы представлений сетевой науки. Это качественно иная теория.

У меня нет возможности останавливаться на изложении деталей складывающейся гиперсетевой теории, но хочу подчеркнуть, что главное ее свойство – это то, что она описывает процессы в эмерджентных многоуровневых системах. Образно можно сказать, что гиперсети – это сети сетей сетей.

Начала гиперсетевой теории мозга

Я подхожу к заключительным тезисам своих поисков. Сегодня я предполагаю, что любой когнитом можно описать как когнитивную нейронную гиперсеть, где коги – это гиперсимплексы, основания которых образованы клеточными когнитивными группами, чему соответствует понятие кога как аббревиатуры от обозначения таких групп; а вершины этих гиперсимплексов образуют узлы в когнитивной гиперсети, которым соответствует второй смысл термина ког – качественного специфического элемента когнитивной системы. При этом вершине каждого такого нейронного гиперсимплекса можно приписать уникальное «имя». Это означает, что вершины таких нейронных конусов имеют качественно специфические каузальные характеристики, свойственные элементам опыта целого организма и не выражаемые на языке физиологического описания работы мозга.

Проиллюстрирую это примером из теории гиперсетей: если вы имеете три одинаковых блока, то построив их отношения определенным образом,